[发明专利]一种片上滤波器的调谐电路及调谐方法

说明书

技术领域

本发明涉及滤波器的直接调谐电路及直接调谐方法。

背景技术

目前，滤波器已广泛集成在CMOS芯片（互补型金属氧化物半导体）上，提供滤波功能。与分立元件不同，由于集成电路工艺偏差、版图设计以及温度变化等影响，片上集成滤波器的原件参数与设计值偏差较大，需要经过调谐，实现在一定频率范围内低通、高通、带通或带阻等频率特性。

目前的调谐方法一般分为直接调谐与间接调谐两种，间接调谐是通过设计一个与滤波器结构相似的从模块，如主从滤波器或滤波器振荡器的调谐系统结构，对不参与信号传输的从模块的输入输出信号进行检测并调整控制信号，并改变电路中器件参数，使之输出与参考目标一致，同时将控制信号输出到原滤波器电路中，使其原件参数调整到与从模块相同，实现对滤波器的间接调谐。例如，申请号为200580042740.0的中国发明申请专利的图15所示的调谐电路。

直接调谐方法是通过在滤波器空闲时刻对滤波器输入特定参考信号，并将输入、输出信号进行对比，产生调谐信号，使滤波器的输出达到目标值。例如，申请号为200580042740.0的中国发明申请专利的图16所示的调谐电路。

间接调谐与直接调谐方法的各有优缺点是：间接调谐能实时调整滤波器参数，不阻碍信号传输；而直接调谐需要在信号传输空闲时才能对滤波器进行调谐，也就是说，直接调谐需要系统是时分复用系统，它需要利用空闲的时隙对滤波器的频率特性进行实时调谐。但间接调谐方法很难克服工艺精度偏差、版图匹配等问题，从模块的调谐结果不一定能适用于原滤波器电路，导致主滤波器的调谐结果精度差、良率较低，当温度变化较大的时候，主从电路间的差异增加，使主滤波器的频率特性偏离目标值，甚至引起滤波器振荡等问题。

无论使用哪一种调谐方法，对滤波器进行调谐通常包括频率调谐和Q值调谐。频率调谐电路就是对滤波器中器件参数进行调整，在滤波器电路中，有源和无源器件因工艺偏差和温度引起的参数变化，会引起滤波器频率特性变化，通过频率调谐使之频率特性与设计目标一致，如频率调谐出现误差，可能引起滤波器通带带宽不足或阻带衰减不足的现象，而通带内相同频率下的输入信号相位延迟也会改变；Q值调谐用以修正滤波器中Q值的偏差。由于片上集成器件的非理想因素，如器件串联寄生电阻非无穷小，各个节点对地寄生并联电阻非无穷大，会引起输入信号在滤波器传输时的能量损耗，这些非理想的寄生损耗可以等效为节点上对地的并联正阻。Q值调谐电路的原理是在电路各节点上产生一个可变化的负阻，调整使之与电路中固有的等效正阻相等，使各个节点的非理想等效对地电阻为无穷大，因此信号在滤波器传输中，不产生额外的能量损耗。当增加的负阻不足以抵消等效正阻时，滤波器中会出现额外的功耗，滤波器矩形特性变差，通带增益小于设计的目标值，相位延迟也会发生变化，若增加的负阻过多，使滤波器中某些极点向右移动，降低滤波器的稳定性，整体通带增益也会高于设计值，甚至使滤波器振荡。

但是，目前的片上滤波器调谐电路均无法同时实现频率调谐和Q值调谐的功能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种片上滤波器的调谐电路及调谐方法，其能同时实现对片上滤波器进行频率和Q值调谐的功能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种片上滤波器的调谐电路，其包括：

一滤波器，用于在第一调谐环路和第二调谐环路形成后，输出自激振荡信号；

一信号选择电路，用于在滤波器空闲时，将滤波器的信号输入端与输入信号断开，将滤波器的信号输入端与信号输出端连接，将频率调谐电路、Q值调谐电路分别与采样保持电路连接，以使滤波器、Q值调谐电路、采样保持电路形成第一调谐环路，滤波器、频率调谐电路、采样保持电路形成第二调谐环路；以及用于在滤波器工作时，将滤波器的信号输入端与信号输出端断开，将滤波器的信号输入端接入输入信号，将频率调谐电路、Q值调谐电路分别与采样保持电路断开，以使滤波器对输入信号进行滤波；

一Q值调谐电路，用于将滤波器的自激振荡信号与一参考电平信号进行比较后输出Q值调谐信号，以调整自激振荡信号的幅值；

一频率调谐电路，用于将滤波器的自激振荡信号与一参考时钟信号进行比较后输出频率调谐信号，以调整自激振荡信号的频率及相位；

一采样保持电路，用于接收并保存频率调谐信号和Q值调谐信号，并在滤波器空闲时及工作时，将保存的频率调谐信号和Q值调谐信号输出至滤波器的调谐输入端；